Возьмем кота за конец хвоста. У утки этот конец (ПГО) впереди крыла. Проанализировав результаты экспериментальных исследований NASA, которые включали в себя как оригинальные конфигурации Рутана, так и их модификации, следует посоветовать коту вернуть свой хвост на нормальное место.
Я уже много раз писал, что не нужно считать большим плюсом опережающий срыв потока на ПГО как средство защиты от сваливания. В продувках рутановской схемы четко подтверждены негативные эффекты взаимодействия ПГО и крыла, принципиальная невозможность их полного устранения и отсутствие каких-либо других преимуществ этой схемы, в частности по балансировочному сопротивлению. что нередко ей незаслуженно приписывают.
Добропорядочное поведение утки при плавном увеличении угла атки, в совершенно спокойном воздухе и при оптимальной центровке не отражает действительности реальных полетов.
На кривых продольного момента Varyeze для всех центровок и углов отклонения руля высоты видна явно выраженная нелинейность. В диапазоне малых углов атаки схема демонстрирует хорошую продольную устойчивость, постоянный отрицательный наклон кривой продольного момента. Далее, начиная примерно с 4 градусов запас устойчивости уменгьшается, наклон становится более пологим. Это являние отражается и в характеристике продольного момента изолированного крыла, что справедливо связывают с развитием пространственного обтекания на стреловидном крыле.
Здесь также нужно отметить, что у утки единственной поверхностью, обеспечивающей продольную устойчивость является крыло. ПГО совершенно точно называется ДЕСТАБИЛИЗАТОР и оно смещает фокус самолета вперед. Когда на ПГО начинает зарождаться срыв потока, его производная Суalpha уменьшается и дестабилзирующий эффект ослабевает. За счет этого наклон кривой продольного момента должен вновь увеличиваться.
Он и увеличивается немного, но есть и обратный эффект, котрый этому противодействует. Индуктивный скос от ПГО приводит к крайне нежелательному перераспределению подъемной силы по размаху крыла, а именно, снижается загрузка корневых сечений и возрастает загрузка концевых. Это провоцирует развитие срыва потока начиная с концов, что четко покахано в продувках NASA. Хотя начало срыв на крыле под действием скоса потока от ПГО отодвигается на несколько большие углы атаки, начало срыва с концов ничего хорошего не несет, поскольку при дальнейшем росте угла атаки при этом самолет сыпется на хвост и на крыло.
Еще более существенным неблагоприятным эффектом является уменьшение производной Cyalpha крыла за счет ПГО, прорессируюшее начиная с околокритических углов атаки. Врезультает кривая продольнорго момента всего самолета полностьтю выполаживатеся и продольная устойчивость сменяется нейтральностью и даже неустойчивостью (ложка по продольному моменту). Начинается эта ложка довольно рано, особенно при более задней центровке и захватывеет область от околокритических до закритических углов атаки. Это совсем нехорошо, потому как воздействие атмосферной турбулентости при полете в этом диапазоне углов атаки может легко спровоцировать сваливние на хвост и на крыло и переход в штопор. Испытания и разбор происшествий показали, что запаса в 5-8 градусов от предельного балансировчного угла атаки, ограниченного потерей эффективности продольного управления до достижения Сумах крыла для предупреждения такого несчастья не всегда достаточно. Приэтом в зависимости от центровки получается палка о двух концах: при передней центровке этот запас возрастет, но в тоже время растет балансировочное сопротивление, падает Сумах самолета, повышается чувтсвительность к потере несущих свойств ПГО от его загрязнения, а снижение производной Cyalpha крыла становится более выраженным в выполаживании кривой продольного момента. Диапазон центровок, в которм эта схема ведет себя более-менее компромиссно практически сжимается в одну точку.
Самое главное, за что боролись - ограничение балансировочного угла атаки за счет опережающего срыва на ПГО происходит из-за распространеия срыва по его размаху, при этом прогрессивно захватывается все большая часть руля высоты. При достижении Сумах на прямоугольном крыле не менее 50% его размаха охвачено срывом.
Такое развитие событий полностью противоречит устоявшимся требованиям обеспечения безопасности полета, а именно - нужно стремиться. чтобы эффективность управления по всем 3 осям сохранялась даже в закритическом диапазоне углов атаки, причем ни на одной из рулевых поверхностей не должно быть срыва потока при достижении Сумах самолета. Эта рекомендация созвучна требованиям всех существующих норм летной годности для легких самолетов, где записано, что пилот всегда должен иметь возможность перевода самолета из любого положения в летный диапазон углов какти, т.е. опускания носа, если он задран и вывода из пикирования. Первое для схемы утка однозначно под вопросом. Например, при взлете. если пилот преждевременно оторвал самолет иначал набирать высоту на предельном угле атаки, внезапный порыв ветра или сдвиг ветра может спровоцировать дальнейшее увеличений угла атаки и попадание в область упомянутой "ложки" на кривой продольного момента и балансировчной кривой. Если самолет зайдет на эту ложку достаточно далеко, то у пилота не будет возможности опустить нос, как ни совай ручкой. Такая ситуация действительно имела место в ряде летных происшествий с утками.
Продувки NASA не дали ответа как можно радикально ликвидировать эту опасность всеми путями, которые пробовали, например, подбором профиля ПГО, его расположения по вертикали относительно крыла, аэродинамическими модификациями крыла, направленными на повышение запаса по Cумах концов.
В результаете, для обеспечения безопасности полета утка требует выдерживания даже большего запаса скорости относительно скорости сваливания на всех этаапах полета, чем нормальный самолет.
И наконец, старая добрая классическая схема дает не только возможность ограничения балансировочного угла атаки и исключения режима сваливания при постепенном торможении в симметричном полете, как утка. но и обеспечивает это при сохранении безотрывного обтекания всех рулевых поверхностей и их эффективности, даже с заходом в закритическую область.
Получается, что опережающий срыв на ПГО утки можно сравнить только со спасением пьяного, лежащего на рельсах, путем спускания поезда под откос. :'(